Mit dem jetzt gestarteten Vorhaben LeanStoicH2 wollen Forscherinnen und Forscher unter anderem ein neues Brennverfahren für stationäre Gasmotoren entwickeln. Das Ziel: Gasmotor-Blockheizkraftwerke (BHKW) sollen durch das Beimischen von „grünem“ Wasserstoff noch umweltschonender werden – zugleich gilt es, die lange Motorlebensdauer zu erhalten.

Blockheizkraftwerke produzieren in nur einem Gerät zugleich Strom und Wärme. Sie bieten damit eine hocheffiziente und umweltschonende Möglichkeit zur Energieerzeugung. Auch die erreichten Laufleistungen beziehungsweise Betriebsstundenzahlen von BHKW tragen zur Wirtschaftlichkeit bei. Der Einsatz von sogenanntem grünen (also mithilfe von klimaneutralem Strom hergestellten) Wasserstoff senkt bereits durch den Ersatz des fossilen Erdgases den CO2-Ausstoß. Eine zusätzliche CO2-Abnahme lässt die Entwicklung eines speziellen Wasserstoff-Brennverfahrens erwarten.

Durch das Beimischen von grünem Wasserstoff zu dem derzeit verwendeten Erdgas beziehungsweise Methan kann nicht nur der Schadstoffausstoß, sondern auch der Kraftstoffverbrauch bei Gasmotor-Blockheizkraftwerken reduziert werden. Dabei ergibt sich jedoch eine neue Herausforderung: Wasserstoff kann eine Versprödung der Werkstoffe bewirken, die Eigenschaften des Motoröls negativ beeinflussen und so die Motorlebensdauer verringern. Notwendige zusätzliche Wartungsintervalle wären kostenintensiv und würden die Wirtschaftlichkeit des Betriebs verringern.

Weniger Abgase und Verschleiß dank Temperaturabsenkung

Ein neues Brennverfahren kann hier die Lösung sein. Der Hintergrund: Wenn die Erdgaseigenschaften schwanken, etwa durch die Einspeisung von Wasserstoff in das Gasnetz oder die Liberalisierung des Gasmarkts, kann das den Zündzeitpunkt beeinflussen. Denn die Zündung des Kraftstoffs im Motor hängt ab von der Art des Kraftstoffs sowie dem Gemisch aus Kraftstoff und Luft. Stimmt der Zündzeitpunkt nicht, können irreguläre Verbrennungsvorgänge wie Klopfen oder Vorentflammungen den Motor schädigen.

Im Projekt soll unter Federführung der IAVF Antriebstechnik ein angepasstes Abgasrückführungs-System entwickelt werden. Für Fachleute: Es kombiniert die thermodynamischen Vorteile des Magerbetriebs mit den Emissionsvorteilen des Lambda=1-Betriebs. Unterm Strich heißt das: Die damit erreichbare Temperaturabsenkung bedeutet weniger Abgasemissionen und weniger Verschleiß. Und: Schwachstellen werden identifiziert durch die Online-Messung der Verschleißraten kritischer Motorbauteile. Auf dieser Basis wiederum können die Forschenden Vorschläge zur Optimierung der Werkstoffe und des Bauteildesigns sowie der Motorsteuerung ableiten – alles mit dem Ziel, die stationären Gasmotoren für die Nutzung von grünem Wasserstoff zu optimieren. (sdz)

Forschungsinitiative Energiewende im Verkehr:
Optionen für nachhaltige Mobilität

Das Projekt LeanStoichH2 ist ein Vorhaben der Forschungsinitiative „Energiewende im Verkehr“.

Synthetische Kraftstoffe können dazu beitragen, dass im Verkehrssektor in Zukunft weniger fossile Kraftstoffe benötigt und weniger CO2 und Luftschadstoffe wie Stickoxide ausgestoßen werden. Besonders für den Schwerlastverkehr sind Kraftstoffe auf Basis von Strom aus erneuerbaren Energiequellen interessant. Mit der Forschungsinitiative Energiewende im Verkehr fördert das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie 16 Verbundprojekte, die sich mit dem Thema „Power-to-Fuel“ befassen.

LeanStoichH2

För­der­kenn­zei­chen: 03EIV153A,B-D

Projektlaufzeit
01.01.2020 31.12.2022 Heute ab­ge­schlos­sen

The­men

Mobilität & Verkehr

Sektorkopplung

strombasierte Kraftstoffe

För­der­sum­me: rund 1,51 Millionen Euro

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